PL206232B1 - Przepływomierz do pomiaru przepływu materiału procesowego i sposób wytwarzania przepływomierza do pomiaru przepływu materiału procesowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przepływomierz do pomiaru przepływu materiału procesowego i sposób wytwarzania przepływomierza do pomiaru przepływu materiału procesowego.

Znane jest zastosowanie przepływomierzy masowych wykorzystujących zjawisko Coriolisa do pomiaru przepływu masowego i uzyskania innych informacji dotyczących przepływu materiałów poprzez przewód rurowy, jak podano w opisie patentowym US Nr 4,491,025 J. E. Smith'a i innych, z dn. 1.01.1985 r. oraz w opisie Re 31,450 J. E. Smith'a z dn. 11.02.1982. Przepływomierze posiadają jeden lub więcej przewodów rurowych przepływu w kształcie prostym, zakrzywionym lub nieregularnym. Każdy przewód rurowy przepływu posiada tryb drgań własnych, na przykład prostego typu giętego albo skrętnego. Każdy przewód rurowy przepływu wypełniony materiałem jest wzbudzany do oscylacji w rezonansie w jednym z tych trybów drgań własnych. Tryby drgań własnych są częściowo określone przez połączoną masę rurowych przewodów przepływu i materiału wewnątrz rurowych przewodów przepływu. W razie potrzeby, przepływomierz nie musi być wzbudzany w trybie drgań własnych.

Materiał dopływa do przepływomierza z połączonego źródła materiału na stronie wlotowej. Materiał przechodzi poprzez przewód lub przewody rurowe przepływu i jest odprowadzany po stronie wylotowej przepływomierza.

Wzbudnik dostarcza siłę dla oscylacji przewodu rurowego przepływu. Gdy nie ma przepływu materiału, wszystkie punkty na długości przewodu rurowego przepływu oscylują w identycznej fazie w pierwszym trybie gię tym przewodu rurowego przepływu. Przyś pieszenia Coriolisa wytwarzają w każ dym punkcie przewodu rurowego przepływu inną fazę względem różnych punktów przewodu rurowego przepływu. Faza na stronie wlotowej przewodu rurowego przepływu jest opóźniona względem wzbudnika, a faza na wylotowej stronie jest przyśpieszona względem wzbudnika. Na przewodzie rurowym przepływu umieszczono czujniki przesunięcia wytwarzające sinusoidalne sygnały przedstawiające ruch przewodu rurowego przepływu. Przesunięcie fazowe pomiędzy dwoma sygnałami przesunięcia jest proporcjonalne do natężenia przepływu masowego dla przepływu materiału.

Znane jest zastosowanie przepływomierzy posiadających różne układy przewodu rurowego przepływu. Wśród tych układów występuje pojedynczy przewód rurowy, podwójny przewód rurowy, prosty przewód rurowy, zakrzywiony przewód rurowy oraz przewody rurowe o nieregularnym kształcie. Większość przepływomierzy wykonuje się z metalu, na przykład aluminium, stali, stali nierdzewnej i tytanu. Znane są również szklane przewody rurowe przepływu. Ponadto, wszystkie przepływomierze o szeregowym prostym torze znane obecnie w stanie techniki są wykonane z metalu, zwł aszcza tytanu, lub są rurami metalowymi wyłożonymi tworzywem sztucznym, zwłaszcza lub materiałem perfluoroalkoksylowym (PFA) lub politetrafluoroetylenem (PTFE).

Pozytywnymi cechami tytanu w tego typu przepływomierzach jest duża wytrzymałość i mały współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE). Negatywną cechą tytanu są jego właściwości metaliczne i koszt jego wytwarzania. Na przykład przy obróbce wafli półprzewodnikowych jony żelaza są zanieczyszczeniem. Jony metalu w styku z powierzchnia wafli obwodu scalonego mogą powodować zwarcie i zniszczenie urządzenia. Przepływomierze tytanowe są także trudne i kosztowne w produkcji.

Przewód rurowy przepływu wyłożony tworzywem PFA, jak ujawniono w opisie patentowym US nr 5,403,533 Dieter Meier'a, próbuje połączyć korzystne cechy obu technologii ale stwarza nowe wyzwania, które nie mogły być rozwiązane aż do obecnego wynalazku. Metalowe przewody rurowe przepływu wyłożone tworzywem PFA nadal umożliwiają migrację jonów metalu przez cienką warstwę pokryciową z PFA i do strumienia przepływu, powodując zanieczyszczenia. Także materiał przewodu rurowego przepływu i wykładzina PFA mają różne właściwości cieplne. Powoduje to odłączanie się wykładziny PFA od przewodu rurowego przepływu, prowadząc do nieszczelności i problemów eksploatacyjnych. Kosztowny jest również proces wytwarzania wykładziny PFA na metalowych przewodach rurowych przepływu. Stan techniki także sugeruje przewody rurowe przepływu z tworzywa sztucznego i przepływomierze z tworzywa sztucznego. Obejmuje to stan techniki, w którym całkowicie przepływomierz jest z tworzywa sztucznego, jak również ten, w którym tylko przewody rurowe przepływu są z tworzywa sztucznego. Większa część stanu techniki dotyczy przepływomierzy metalowych i jedynie zawiera przypuszczenie, że przepływomierz może być wykonany z materiałów takich, jak stal, stal nierdzewna, tytan lub tworzywo sztuczne. Ten stan techniki nie stanowi wskazówki o do ujawnienia, że przepływomierz Coriolisa z tworzywa sztucznego może podawać dokładne informacje wyjściowe w zakresie warunków roboczych, włącznie z temperaturą.

PL 206 232 B1

Jedynie zastąpienie przewodem rurowym z tworzywa sztucznego metalowego przewodu rurowego tworzy konstrukcję, która wygląda jak przepływomierz. Jednak ta konstrukcja nie działa jak przepływomierz do wytwarzania dokładnej informacji wyjściowej w użytecznym zakresie warunków roboczych. Założenie, że przepływomierz może być wykonany z tworzywa sztucznego jest niczym innym jak rozważaniem teoretycznym, że tworzywo sztuczne może zastępować metal. Nie jest ujawnione jak przepływomierz z tworzywa sztucznego może być wykonany dla wytworzenia dokładnej informacji w użytecznym zakresie warunków roboczych.

W niektórych zastosowaniach wystę puje problem taki, ż e typowy przepł ywomierz Coriolisa może zanieczyszczać materiał procesu. Jest to niepożądane dla układów, w których przepływomierz musi dostarczać do zastosowania materiał o bardzo wysokim stopniu czystości. Dotyczy to wytwarzania wafli półprzewodnikowych, które wymagają zastosowania materiału procesu pozbawionego zanieczyszczeń zawierających jony migrujące z przewodów toru przepływu materiału procesu. W takich zastosowaniach przewody rurowe przepływu mogą być źródłem zanieczyszczeń. Ściany metalowe przewodu rurowego przepływu mogą uwalniać jony do przepływu materiału procesu. Uwolnione jony mogą spowodować odłamki na waflach półprzewodnikowych powodując ich wadliwość. To samo dotyczy szklanych przewodów rurowych przepływu, które mogą uwalniać jony ołowiu ze szkła do przepływu materiału procesu. Dotyczy to także przewodów rurowych przepływu ukształtowanych z typowych tworzyw sztucznych.

Tworzywo sztuczne określone jako PFA jest pozbawione tej wady, ponieważ materiał, z którego składa się, nie uwalnia szkodliwych jonów do przepływu materiału. Zastosowanie PFA na przewody rurowe przepływu jest zasugerowane w opisie patentowym US Nr 5,918,285 Vanderpol'a. Ta sugestia jest incydentalna w ujawnieniu Vanderpol'a, ponieważ opis patentowy nie przedstawia jakiejkolwiek informacji dotyczącej jak przepływomierz mający przewód rurowy przepływu z PFA może być wytworzony dla wytworzenia dokładnej informacji o przepływie.

Według wynalazku, przepływomierz do pomiaru przepływu materiału procesowego, zawierający podstawę, przewód rurowy przepływu połączony z podstawą, wzbudnik zamocowany do przewodu rurowego przepływu do wibrowania przewodu rurowego przepływu z częstotliwością rezonansową przewodu rurowego przepływu zawierającego przepływ materiału procesowego i połączony z przewodem rurowym przepływu czujnik przesunięcia do wytwarzania sygnałów przedstawiających indukowane przesunięcia Coriolisa wprawionych w wibracje części przewodu rurowego przepływu w pobliżu czujnika przesunięcia, oraz połączone z przewodem rurowym przepływu co najmniej jedne złącze rurowe, przy czym przewód rurowy przepływu i co najmniej jedne złącze rurowe są ukształtowane z materiał u obejmują cego kopolimer perfluoroalkoksylowy (PFA) lub politetrafluoroetylen (PTFE) o ma ł ym lub ż adnym przenoszeniu jonów z materiał u przewodu rurowego przepł ywu do materiał u procesowego, charakteryzuje się tym, że przewód rurowy przepływu jest przewodem wytrawionym, do którego jest dołączony wzbudnik i czujnik przesunięcia.

Korzystnie, przewód rurowy przepływu jest połączony z podstawą za pomocą pierścienia O-ring.

Złącze rurowe przepływu może być połączone z podstawą. Podstawa może zawierać co najmniej jeden otwór gniazdowy do mocowania elementu mocującego złącza rurowego. Otwór gniazdowy może być gwintowany.

Podstawa korzystnie zawiera co najmniej jeden otwór blokujący do mocowania złącza rurowego w otworze gniazdowym. Otwór blokujący może być gwintowany lub może zawierać mechanizm blokujący. Mechanizmem blokującym może być śruba ustalająca.

Korzystnie złącze rurowe jest typu złącza rozszerzonego.

Przewód rurowy przepływu może zawierać części, które są nieprzezroczyste zapobiegając przechodzeniu przez nie światła.

Przepływomierz korzystnie zawiera urządzenie czujnika temperatury. Urządzenie czujnika temperatury może być typu oporowego lub typu na podczerwień.

Według wynalazku, sposób wytwarzania przepływomierza do pomiaru przepływu materiału procesowego, obejmujący mocowanie wzbudnika do przewodu rurowego przepływu i dołączanie czujnika przesunięcia do przewodu rurowego przepływu oraz łączenie przewodu rurowego przepływu z podstawą ukształtowaną z materiału obejmującego kopolimer perfluoroalkoksylowy (PFA) lub politetrafluoroetylen (PTFE) o małym lub żadnym przenoszeniu jonów z materiału przewodu rurowego do materiału procesowego, a następnie mocowanie końców wlotowego i wylotowego przewodu rurowego do co najmniej jednego złącza z utworzeniem ultra czystego toru przepływu przez przepływomierz, charakteryzuje się tym, że przed połączeniem przewodu rurowego przepływu z podstawą wytrawia się

PL 206 232 B1 przewód rurowy przepływu wytwarzając powierzchnię odpowiednią do łączenia i mocowania części składowych przepływomierza, a następnie prowadzi się dalsze etapy do wytworzenia przepływomierza.

Korzystnie, wytrawianie prowadzi się z zastosowaniem roztworu trawiącego zawierającego dieter glikolowy.

Korzystnie podczas wytrawiania ogrzewa się roztwór trawiący do podniesionej temperatury.

Korzystnie też podczas wytrawiania bełta się przewód rurowy przepływu w roztworze trawiącym.

Przed połączeniem przewodu rurowego przepływu z podstawą korzystnie prostuje się przewód rurowy przepływu eliminując jakiekolwiek zakrzywienia wewnętrzne lub niepożądanych zagięcia, a nastę pnie prowadzi się dalsze etapy do wytworzenia przepł ywomierza.

W tym wariancie, podczas prostowania umieszcza się przewód rurowy przepływu w uchwycie prostującym, następnie ogrzewa się przewód rurowy przepływu i uchwyt prostujący, po czym chłodzi się przewód rurowy przepływu i uchwyt prostujący i wyjmuje się przewód rurowy przepływu z uchwytu prostującego.

Podczas łączenia przewodu rurowego przepływu z podstawą dołącza się przewód rurowy przepływu do podstawy za pomocą kleju, zwłaszcza kleju cyjanoakrylanowego.

Łączenie przewodu rurowego przepływu z podstawą dokonuje się za pomocą pierścienia O-ring.

Korzystnie przy łączeniu wzbudnika do przewodu rurowego przepływu stosuje się klej, klej cyjanoakrylanowy.

Korzystnie czujnik przesunięcia dołącza się do przewodu rurowego przepływu za pomocą kleju, zwłaszcza kleju cyjanoakrylanowego.

Korzystnie łączy się co najmniej jedno złącze rurowe z podstawą. Przed połączeniem złącza rurowego z podstawą korzystnie kształtuje się otwór gniazdowy w podstawie i w tym otworze gniazdowym mocuje się element mocujący złącza rurowego.

Korzystnie element mocujący złącza rurowego mocuje się w otworze gniazdowym poprzez przyklejanie elementu mocującego złącza rurowego w otworze gniazdowym. Element mocujący złącza rurowego można przyklejać w otworze gniazdowym za pomocą kleju cyjanoakrylanowego.

Korzystnie, element mocujący złącza rurowego mocuje się w otworze gniazdowym poprzez wkręcenie elementu mocującego złącza rurowego w otwór gniazdowy.

Korzystnie też przed zamocowaniem elementu mocującego złącza rurowego w otworze gniazdowym kształtuje się otwór blokujący, którego linia środkowa przecina linię środkową otworu gniazdowego i blokuje się przemieszczanie elementu mocującego złącza rurowego w otworze gniazdowym za pomocą mechanizmu blokującego, który umieszcza się w otworze blokującym. Jako mechanizm blokujący można umieszczać w otworze blokującym śrubę ustalającą, za pomocą której dociska się element mocujący złącza rurowego.

Korzystnie, złącze rurowe przyłącza się do podstawy poprzez przyklejanie elementu mocującego złącza rurowego do podstawy, zwłaszcza za pomocą kleju cyjanoakrylanowego.

Korzystnie, przed zamocowaniem końca przewodu rurowego przepływu do co najmniej jednego złącza rurowego rozszerza się ten koniec przewodu rurowego przepływu, a w co najmniej jednym złączu rurowym kształtuje się stożkowy trzpień, a następnie, mocując koniec przewodu rurowego przepływu do co najmniej jednego złącza rurowego, wsuwa się rozszerzony koniec przewodu rurowego przepływu na stożkowy trzpień złącza rurowego.

Korzystnie, dla zamocowania końca przewodu rurowego przepływu do co najmniej jednego złącza rurowego końca przewodu rurowego przepływu do co najmniej jednego złącza rurowego przesuwa się ten koniec przewodu rurowego przepływu przez co najmniej jedno złącze rurowe końca przewodu rurowego przepływu do co najmniej jednego złącza rurowego dopóki koniec przewodu rurowego przepływu nie zrówna się z powierzchnią czołową tego co najmniej jednego złącza rurowego, a następnie uszczelnia się ten koniec przewodu rurowego przepływu z powierzchnią czołową tego co najmniej jednego złącza rurowego.

W tym wariancie uszczelnienie tego końca przewodu rurowego przepływu z powierzchnią czołową tego co najmniej jednego złącza rurowego dokonuje się poprzez przyklejanie końca przewodu rurowego przepływu do powierzchni czołowej tego co najmniej jednego złącza rurowego.

Korzystnie też uszczelnienie tego końca przewodu rurowego przepływu z powierzchnią czołową tego co najmniej jednego złącza rurowego dokonuje się poprzez zgrzewanie ultradźwiękowe końca przewodu rurowego przepływu do powierzchni czołowej tego co najmniej jednego złącza rurowego.

PL 206 232 B1

Uszczelnienie tego końca przewodu rurowego przepływu z powierzchnią czołową tego co najmniej jednego złącza rurowego można tez dokonywać poprzez zgrzewanie gorącą końcówką końca przewodu rurowego przepływu do powierzchni czołowej tego co najmniej jednego złącza rurowego.

Uszczelnienia tego końca przewodu rurowego przepływu z powierzchnią czołową tego co najmniej jednego złącza rurowego można też dokonywać poprzez zgrzewanie laserowe końca przewodu rurowego przepływu do powierzchni czołowej tego co najmniej jednego złącza rurowego.

Korzystnie, przed połączeniem czujnika przesunięcia z przewodem rurowym przepływu nadaje się części przewodu rurowego przepływu nieprzezroczystość dla ułatwienia stosowania czujników optycznych.

Do przepływomierza korzystnie mocuje się urządzenie czujnika temperatury. Jako urządzenie czujnika temperatury do przepływomierza można mocować oporowe urządzenie mierzące temperaturę lub urządzenie mierzące temperaturę na podczerwień.

Wynalazek zapewnia ulepszony przepływomierz Coriolisa, który dostarcza dokładne informacje wyjściowe w zakresie warunków roboczych przepływu materiału, bardzo wysoką czystość odpowiednią do zastosowania takiego, jak wytwarzanie półprzewodników i tym podobnych, które wymagają, aby przepływ materiału był pozbawiony zanieczyszczeń na poziomie jonowym.

Tor przepływu skonstruowany całkowicie z PFA ma wiele zalet przewodów rurowych wykładanych tytanem i PFA bez ich wad. PFA jest fluoropolimerem o bardzo wysokiej odporności chemicznej, małym uwalnianiu jonów, niskim wytwarzaniu cząstek i jest możliwy do wytworzenia przy małym nakładzie kosztów. Materiał PFA jest wytrzymały i może być wytłaczany w postać wysokojakościowych, cienkościennych rurek. Cienkościenne rurki z PFA mają sztywność umożliwiającą wysoką wrażliwość na szybkość przepływu masowego i ulepszoną podatność na dynamiczne oddziaływanie sprężyste pomiędzy przewodem rurowym przepływu i przewodem rurowym procesu. Materiał i fizyczne cechy PFA zapewniają większe amplitudy drgań rury przy wyższych poziomach naprężeń, co powoduje prawie nieskończenie długa trwałość zmęczeniową. Także, wyższa amplituda drgań zapewnia zastosowanie mniejszych przetworników niskomasowych, które z kolei polepszają czułość na gęstość i odporność na zmianę zawieszenia.

Pierwszy korzystny przykład wynalazku obejmuje przepływomierz mający pojedynczy przewód rurowego przepływu z tworzywa sztucznego PFA, połączony do wzbudzania wibracji z masywną metalową podstawą, która jest wibracyjnie równoważy punkty węzłowe przewodu rurowego przepływu. W tym przykł adzie podstawa ma kształt U, a przewód rurowy przepł ywu z tworzywa sztucznego rozciąga się przez otwory w zewnętrznej części ramienia tej U-kształtnej konstrukcji. Przewód rurowy przepływu z tworzywa sztucznego jest zamocowany do konstrukcji podstawy za pomocą pierścienia O-ring lub za pomocą odpowiedniego kleju, zwłaszcza cyjanoakrylowego, który otacza przewód rurowy przepływu i sztywno mocuje przewód rurowy przepływu do metalowej podstawy. Środek przewodu rurowego przepływu jest przytwierdzony do elektromagnetycznego wzbudnika, który przejmuje sygnał uruchamiający z odpowiedniej elektroniki miernika i wywołuje wibracje przewodu rurowego przepływu poprzecznie do długości przewodu rurowego przepływu. Przewód rurowy przepływu jest także połączony z czujnikami, które wyczuwają odpowiedź Coriolisa przepływu materiału w wibrującym przewodzie rurowym przepływu. Złącza rurowe, także wykonane z PFA, są połączone z podstawą i kończą przewód rurowy.

PFA jest fluorowym polimerem, który jest wysoce obojętny chemicznie oraz posiada bardzo małą energię powierzchniową, co znacznie utrudnia łączenie za pomocą powszechnie stosowanych klejów lub rozpuszczalników. W celu ułatwienia spajania części składowych przepływomierza z PFA i z innych materiałów stosuje się korzystny sposób obejmujący proces, części składowe z PFA są trawione. Trawienie zmienia skład chemiczny zewnętrznej powierzchni części składowych z PFA umożliwiając ich sklejanie z częściami składowymi z innych materiałów niż PFA. Proces trawienia obejmuje zanurzanie części składowych z PFA w ogrzewanej kąpieli zawierającej dieter glikolowy, korzystnie naftalen diglimo-sodowy, i lekkie bełtanie części składowych z PFA przez pewien czas.

Inną cecha PFA, zwłaszcza do kształtowania rur, jest to, że możliwe jest wytwarzanie rur pozbawionych wewnętrznych zagięć lub zakrzywień przed wytworzeniem z nich przepływomierza. Korzystny sposób eliminowania niepożądanych zakrzywień w rurach przez przetwarzaniem jest prostowanie przewodu rurowego przepływu poprzez proces ogrzewania. Proces ogrzewania obejmuje umieszczanie przewodu rurowego przepływu w uchwycie prostującym. Uchwyt utrzymuje rurę w prostym kształcie odpowiednim do przetwarzania na przepływomierz. Przewód rurowy przepływu i uchwyt są ogrzewane przez pewien czas i nastę pnie usuwane i pozostawione do schł odzenia do

PL 206 232 B1 temperatury pokojowej. Po osiągnięciu temperatury pokojowej przewody rurowe przepływu są usuwane z uchwytu, pozostając w stanie prostym.

Jak opisano w pierwszym korzystnym przykładzie, przewód rurowy przepływu jest połączony ze środkami czujnikowymi. W jednym przykładzie, środki czujnikowe są w postaci cewki/magnesu. Magnes jest przymocowany do przewodu rurowego przepływu przy użyciu kleju, a cewka jest przymocowana do podstawy przy użyciu kleju lub złącza mechanicznego. W alternatywnym przykładzie, czujniki są urządzeniami optycznymi, które wysyłają i przejmują wiązkę światła modyfikowana przez ruch przewodu rurowego przepływu. W celu ułatwienia zastosowania czujników optycznych, części przewodu rurowego przepływu są wykonane jako nieprzezroczyste. To umożliwia odbijanie światła od przewodu rurowego przepływu lub absorbowanie go przez nieprzezroczystą powłokę zamiast przepuszczania przez zwykle przezroczysty przewód przepływowy. Przewód rurowy przepływu może być wykonany jako nieprzezroczysty za pomocą różnych środków, włącznie z użyciem powłok lub farb. Przykład z czujnikami optycznymi jest korzystny ze względu na mniejszy ciężar wibrującego przewodu rurowego przepływu.

Jak opisano w pierwszym korzystnym przykładzie przewód rurowy przepływu jest połączony ze złączem rurowym tworząc tor przepływu z PFA. W innym przykładzie to złącze jest zrealizowane poprzez rozszerzenie przewodu rurowego przepływu tak, że może on być wsunięty na trzpień złącza rurowego. W innym przykładzie przewód rurowy przepływu jest wsunięty w przelotowy otwór złącza rurowego i uszczelniony na powierzchni czołowej tego złącza rurowego.

W korzystnym przykładzie przewód rurowy jest uszczelniony na powierzchni czołowej złącza rurowego za pomocą zgrzewania laserowego. Zgrzewanie laserowe jest bezstykowa formą zgrzewania, które wytwarza ciepło na powierzchni łączenia pomiędzy przewodem rurowym przepływu i powierzchnią czołową złącza rurowego. Innymi sposobami uszczelniania przewodu rurowego przepływu z powierzchnią czołową złącza rurowego jest zgrzewanie za pomocą ogrzewanej końcówki, zgrzewanie ultradźwiękowe i klejenie.

Ponadto złącze rurowe, które jest połączone z przewodem rurowym przepływu, jest połączone z podstawą . Korzystny sposób łączenia złącza rurowego z podstawą ma postać otworu w podstawie, w którym jest zamocowany koniec złącza rurowego. Z łącze rurowe moż e być zabezpieczone poprzez nacięcie otworu podstawy i nagwintowanie końca złącza rurowego w naciętym otworze. Alternatywnie do powyższego sposobu po prostu spaja się koniec złącza rurowego w otworze podstawy przy użyciu kleju. Innym, sposobem zabezpieczenia złącza rurowego w podstawie jest ukształtowanie otworu blokującego w podstawie. Otwór jest ukształtowany tak, że linia środkowa otworu blokującego przecina linię środkową otworu gniazdowego. Po ukształtowaniu otworów i wsunięciu w otwór gniazdowy końca złącza rurowego w otworze blokującym umieszcza się mechanizm blokujący w celu zabezpieczenia złącza rurowego. Korzystnym przykładem blokowania złącza rurowego w otworze gniazdowym jest nacinanie otworu blokującego i wkręcanie w otwór blokujący śruby ustalającej, która ściska złącze rurowe i zapobiega przemieszczaniu go.

Zgodnie z wynalazkiem mogą być zapewnione inne konstrukcje przewodu rurowego przepływu. Wynalazek może być realizowany przy użyciu dwóch przewodów rurowego przepływu wibrujących w przeciwnej fazie. Te dwa przewody rurowe przepł ywu mogą być albo proste albo być u-kształ tne lub mogą mieć kształt nieregularny. Dwa przewody rurowe przepływu są korzystne w zastosowaniu, ponieważ zapewnia dynamiczne zrównoważoną konstrukcję i zmniejsza masę podstawy wymaganą do montowania przewodów rurowego przepływu.

Zgodnie z jeszcze jednym przykładem wykonania, gdy są zastosowane dwa proste przewody rurowe przepływu, mogą one być zamontowane na podstawie i wibrować w przeciwnej fazie w płaszczyźnie poziomej lub pionowej. Wibracje w płaszczyźnie poziomej prostopadle do powierzchni dna ukształtnej podstawy eliminują pionowe wstrząsy konstrukcji przepływomierza ale umożliwiają wstrząsanie w poziomie, jeżeli dwa przewody rurowe przepływu nie są dynamicznie zrównoważone. Montaż przewodów rurowych przepływu względem siebie w płaszczyźnie pionowej ogranicza jakiekolwiek niepożądane pionowe wibracje.

Dodatkowym przykładem, który może być związany z konstrukcją przewodu rurowego przepływu, jest zastosowanie urządzenia pomiaru temperatury. W korzystnym przykładzie stosuje się oporowe urządzenie temperaturowe przymocowane do przewodu rurowego przepływu. Zgodnie z innym przykładem, temperatura może być mierzona przy użyciu urządzenia pomiaru temperatury na podczerwień. Korzyściami tego urządzenia jest to, że jest bezstykowe i może być usytuowane poza przewodem rurowym przepływu, co zmniejsza jego masę.

PL 206 232 B1

Sumując, przepływomierz według wynalazku jest korzystny poprzez to, że zapewnia pomiar i dostarczanie bardzo czystego materiału procesowego do zastosowań, które wymagają dostarczenia materiału pozbawionego zanieczyszczeń. Ten poziom czystości jest zapewniony poprzez zastosowanie przewodu rurowego przepływu z tworzywa sztucznego PFA, które jest chemicznie obojętne i które lepsze niż metale i szkło umożliwiających przechodzenie jonów z materiału przewodu rurowego przepływu do materiału procesowego. Materiał procesowy może typowo stanowić zawiesina, która jest związkiem organicznym stosowanym jako środek polerski w wytwarzaniu wafli w przemyśle półprzewodnikowym. Ta operacja polerowania służy do zapewnienia płaskiej powierzchni wafli. Operacja polerowania może trwać 60 do 90 sekund i podczas niej zawiesina musi być pozbawiona jakichkolwiek zanieczyszczeń włącznie z jonami przenoszonymi z materiału przewodu rurowego przepływu do zawiesiny. Osadzenia nawet pojedynczego niepożądanego jonu na waflu półprzewodnikowym może spowodować zwarcie całego lub części wafla i uczynić go bezużytecznym.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia pierwszy przykład wykonania przepływomierza według wynalazku, w widoku perspektywicznym; fig. 2 - przepływomierz według fig. 1, w widoku z góry; fig. 3 - przepływomierz według fig. 1, w widoku z przodu; fig. 4 - przepł ywomierz, w przekroju 4-4 wedł ug fig. 2; fig. 5 - alternatywny przyk ł ad wykonania przepływomierza według wynalazku mającego dwa elementy podstawy, w widoku perspektywicznym; fig. 6 - dynamicznie zrównoważony przepływomierz mający podstawę w kształcie U; Fig. 7 i 8 przedstawiają przepływomierz mający optyczne czujniki; Fig. 9 i 10 przedstawiają przepływomierz mający dynamiczne stabilizatory; Fig. 11 przedstawia przepływomierz mający dwa przewody rurowe przepływu zasadniczo w kształcie U; Fig. 12 i 13 przedstawiają inny przykład wykonania przepływomierza mającego dwa dynamicznie zrównoważone proste przewody rurowe przepływu; fig. 14 - alternatywny przykład wykonania mający jeden przewód rurowy przepływu i żadnej rury powrotnej; fig. 15 - alternatywny przykład wykonania dwóch przewodów rurowych przepływu uruchamianych do drgań w przeciwnych fazach; fig. 16 - alternatywny przykład wykonania mający jeden przewód rurowy przepływu.

Figura 1 przedstawia pierwszy możliwy przykład wykonania wynalazku w widoku perspektywicznym i opisuje przepływomierz 100 posiadający przewód rurowy przepływu 102 wprowadzony poprzez boki 117, 118 podstawy 101 i przewód rurowy powrotny 103. Podstawa 101 ma boki 117, 118 i część dolną 115 oraz powierzchnie boczne, z których pokazano tylko dwie 116, 120. Do przewodu rurowego przepływu 102 są dołączone czujniki przesunięcia LPO i RPO oraz wzbudnik D. Do przepływomierza 100 doprowadza się przepływ materiału procesowego z wlotowego przewodu rurowego 104 i kieruje się ten przepływ poprzez łącznik rurowy 108 do przewodu rurowego przepływu 102. Za pomocą wzbudnika D wibruje się przewód rurowy przepływu 102 wraz z przepływającym materiałem z częstotliwością rezonansową. Czujniki przesunięcia LPO i RPO wykrywają powstające odchylenia Coriolisa i podają sygnały przedstawiające odchylenia Coriolisa przewodami 112 i 114 do elektroniki 121 miernika. Elektronika 121 miernika odbiera sygnały czujników przesunięcia, określa przesunięcie fazowe między nimi i dostarcza informację wyjściową dotyczącą przepływu materiału torem wyjściowym 122 do niepokazanego obwodu użytkowego. Przepływ materiału odbywa się z przewodu rurowego przepływu 102 i poprzez przewód rurowy 106, który zmienia kierunek przepływu materiału poprzez przewód rurowy powrotny 103, poprzez łącznik rurowy 107 do wylotowego przewodu rurowego 105, którym odprowadza przepływ materiału do wykorzystania przez użytkownika. Wykorzystanie przez użytkownika może obejmować urządzenie w procesie technologicznym półprzewodników. Materiał procesowy może być gęstwą półprzewodnika, którą nakłada się na powierzchnię wafla półprzewodnikowego dla utworzenia płaskiej powierzchni. Zastosowany w przewodzie rurowym przepływu pokazanym na fig. 1 materiał PFA zapewnia, że materiał procesowy jest wolny od zanieczyszczeń, na przykład jonów, jakie mogą być przenoszone ze ścian metalowych lub szklanych przewodów rurowych przepływu.

W zastosowaniu przewód rurowy przepływu 102 ma małą średnicę, podobną do słomki używanej do napojów gazowanych oraz pomijalny ciężar, przykładowo 0,8 grama, plus 0,5 grama. To wyklucza ciężar magnesów. Magnesy związane z czujnikami przesunięcia oraz wzbudnikiem mają w sumie masę 0,6 g, w związku z czym łączna masa przewodu rurowego przepływu 102, zamocowanych magnesów i materiału procesowego wynosi około 2 gramy. Wibrujący przewód rurowy przepływu 102 jest konstrukcją dynamicznie niezrównoważoną. Podstawa 101 jest masywna i waży około 5,4 kg. Daje to iloraz mas podstawy względem wypełnionego materiałem przewodu rurowego przepływu około 3000:1. Podstawa o takiej masie wystarcza dla absorbowania wibracji wytwarzanych przez dynamicznie niezrównoważony przewód rurowy przepływu 102.

PL 206 232 B1

Łączniki rurowe 107, 108, 109 i 110 łączą przewody rurowe 104, 105 i 106 do końców przewodu rurowego przepływu 102 i wylotowego przewodu rurowego 103. Łączniki rurowe pokazano szczegółowo na fig. 4. Łączniki rurowe posiadają część nieruchomą 111, która ma gwint 124. W otworach blokujących 130 są osadzone śruby 411 nieruchomo łączące element 111 z podstawą 101, jak pokazano na fig. 4. Część ruchomą łączników rurowych 107-110 nakręca się na gwinty zewnętrzne 124 dla połączenia odnośnych przewodów rurowych z nieruchomym korpusem łącznika rurowego, którego częścią jest sześciokątna nakrętka 111. Łączniki rurowe pracują w sposób podobny do dobrze znanych łączników miedzianych rurek z rozwalcowanym końcem, dla połączenia przewodów rurowych 104, 105 i 106 do końców przewodu rurowego 102 przepływu i przewodu rurowego powrotnego 103. Szczegóły dotyczące łączników rurowych pokazano na fig. 4. Czujnik temperatury RTD wykrywa temperaturę przewodu rurowego powrotnego 103 i przekazuje sygnały reprezentujące wykrytą temperaturę torem 125 do elektroniki miernika.

Figura 2 przedstawia przepływomierz 100 z fig. 1, w rzucie z góry. Każdy z czujników przesunięcia LPO i RPO oraz wzbudnik D posiadają cewkę C. Wszystkie te elementy zawierają ponadto magnes, który jest zamocowany do spodniej części przewodu rurowego przepływu 102, jak pokazano na fig. 3. Każdy z tych elementów posiada ponadto podstawę, jak na przykład 143 dla wzbudnika D, a także cienki pasek materiału, jak na przykład 133 dla wzbudnika D. Cienki pasek 133 materiału może zawierać płytkę obwodu drukowanego, do której zamocowana jest cewka C i końcówki uzwojenia. Czujniki przesunięcia LPO i RPO również posiadają odpowiadający element podstawy 142, 144 oraz cienki pasek 132, 134 zamocowane do wierzchu elementu podstawy 142, 144. Taki układ ułatwia montaż wzbudnika lub czujników przesunięcia w zabiegach przyklejania magnesu M do spodniej strony przewodu rurowego przepływu z PFA, przyklejenia cewki C do płytki obwodu drukowanego 133 (dla wzbudnika D), ustawienie otworu w cewce C wokół magnesu M, przesunięcie cewki C w górę tak, aby magnes M całkowicie wszedł w otwór w cewce, po czym ustawienie podstawy 143 poniżej paska 133 płytki obwodu drukowanego i przykręcenie tych elementów do siebie tak, aby spód podstawy 143 był zamocowany do części dolnej 115 masywnej podstawy 101.

Na fig. 2 pokazano zewnętrzny gwint 124 łączników rurowych 107-110. Wewnętrzne szczegóły każdego z tych elementów pokazano na fig. 4. Otwór 132 służy do wprowadzenia przewodów elektrycznych 112, 113 i 114. Elektroniki 121 miernika według fig. 1 niepokazana na fig. 2, dla zmniejszenia złożoności rysunku. Należy jednakże rozumieć, że przewody elektryczne 112, 113 i 114 przechodzą przez otwór 132, podążając dalej torem 123 według fig. 1 do elektroniki 121 miernika według fig. 1.

Figura 3 przedstawia czujniki przesunięcia LPO, RPO i wzbudnik D z magnesem M zamocowanym do spodniej strony przewodu rurowego przepływu 102, i cewkę C zamocowaną do podstawy każdego z czujników przesunięcia LPO, RPO i wzbudnika D.

Figura 4 przedstawia przekrój 4-4 według fig. 2. Fig. 4 pokazuje wszystkie elementy według fig. 3 oraz dalsze szczegóły łączników rurowych 108 i 109. Przewód rurowy przepływu 102 z podstawą 410 może być połączony za pomocą pierścienia O-ring. Na fig. 4 pokazano ponadto otwory 402, 403 i 404 w podstawie 101. Górny koniec każdego z otworów dochodzi do dolnej powierzchni podstawy czujników przesunięcia LPO, RPO i wzbudnika D. Z każdym z tych elementów jest połączona cewka C i magnes M, również pokazane na fig. 4. W celu zmniejszenia złożoności rysunku elektronika 121 miernika według fig. 1 nie jest pokazana na fig. 3 i 4. Element 405 w łączniku rurowym 108 tworzy wlot przewodu rurowego przepływu 102, element 406 w łączniku rurowym 109 tworzy wylot przewodu rurowego przepływu 102.

Nieruchomy korpus 111 łącznika rurowego 108 posiada element mocujący 409 w postaci gwintu zewnętrznego współpracującego z dobranym gwintem w otworze gniazdowym 420 wykonanym w korpusie 401 podstawy 101, dla zamocowania łącznika rurowego 111 do korpusu 401 podstawy 101 w ukształtowanym otworze gniazdowym 420. Nieruchoma część łącznika rurowego 109 po prawej stronie jest podobnie wyposażona i połączona za pomocą gwintu 409 z otworem gniazdowym 420 usytuowanym w elemencie 401 podstawy 101. W otworze gniazdowym 420 jest ukształtowany otwór blokujący 130, którego linia środkowa przecina linię środkową otworu gniazdowego 420 i blokuje przemieszczanie elementu mocującego 409 złącza rurowego 108 w otworze gniazdowym 420 za pomocą mechanizmu blokującego 411, który umieszcza się w otworze blokującym 130. Mechanizmem blokującym 411 może być śruba ustalająca, za pomocą której dociska się element mocujący 409 złącza rurowego 108.

Nieruchomy korpus 111 łącznika rurowego 108 posiada ponadto część gwintowaną 124 połączoną gwintowo z ruchomą częścią 415 łącznika rurowego 108. Podobnie wykonany jest łącznik

PL 206 232 B1 rurowy 109. Nieruchomy korpus 111 łącznika rurowego 108 posiada ponadto po swej lewej stronie stożkowy króciec 413, który wraz z ruchomym elementem 415 pełni rolę łącznika do przewodów z rozwalcowanym końcem, wciskając prawy koniec przewodu rurowego doprowadzenia 104 na stożkowy króciec 413 nieruchomego korpusu 111. Tworzy to połączenie wciskane, które szczelnie mocuje rozwalcowany koniec wylotowego przewodu rurowego 104 na stożkowej części króćca 413 nieruchomego elementu 111 łącznika rurowego.

Wlot przewodu rurowego przepływu 102 jest umieszczony w nieruchomym korpusie 111, gdzie jest wyrównany z zewnętrzną powierzchnią 425 króćca 413. W ten sposób materiał procesowy doprowadzany przez wylotowy przewód rurowy 104 dochodzi do wlotu 405 przewodu rurowego przepływu 102. Materiał procesowy przepływa w prawo poprzez przewód rurowy przepływu 102 do nieruchomego korpusu 111, łącznika rurowego 109, gdzie wylot 406 przewodu rurowego przepływu 102 jest wyrównany z zewnętrzną powierzchnią 425 króćca 413. Tworzy to szczelne zamocowanie wylotu przewodu rurowego przepływu 102 do łącznika rurowego 109. Pozostałe łączniki rurowe 107 i 110 na fig. 1 są identyczne do opisanych szczegółowo łączników rurowych 108 i 109 na fig. 4.

Na fig. 5 zilustrowano przepływomierz 500 jako alternatywny przykład wykonania wynalazku, podobny do przykładu wykonania z fig. 1, z wyjątkiem tego, że przepływomierz 500 nie jest jednolitym elementem i zawiera oddzielne konstrukcje boków 517 i 518. Przewód rurowy przepływu 502 i przewód rurowy powrotny 503 przechodzą przez elementy 517, 518 do łączników rurowych 507 do 510, które są porównywalne pod każdym względem do łączników rurowych 107 do 110 z fig. 1. Boki 517, 518 podstawy przepływomierza są oddzielne i każdy ma masę wystarczającą do zminimalizowania wibracji wywoływanych przez wzbudnik D na dynamicznie niezrównoważoną konstrukcję zawierającą przewód rurowego przepływu 502. Boki 517, 518 podstawy są oparte na dolnej części 515, która podpiera boki 517, 518.

Wszystkie elementy pokazane na fig. 5 pracują zasadniczo w taki sam sposób jak elementy z fig. 1. Ta odpowiedniość jest pokazana poprzez oznaczenie każdego elementu, który różni się tylko pierwszą cyfrą liczby oznaczającej ten element. Tak, więc, wlotowy przewód rurowy 104 na fig. 1 odpowiada wlotowemu przewodowi rurowemu 504 na fig. 5.

Figura 6 ujawnia jeszcze jeden alternatywny przykład wykonania przepływomierza 600, który różni się od przykładu wykonania z fig. 1 tym, że przepływomierz 600 ma dwa aktywne przewody rurowe przepływu 602 i 603, które stanowią dynamicznie zrównoważoną konstrukcję niewymagającą tak masywnej podstawy jak podstawa 101 na fig. 1. Podstawa 601 może mieć znacznie mniejszą masę niż ta z fig. 1. Przepływomierz 600 ma łączniki rurowe 607 do 610 porównywalne do łączników rurowych 107-110 z fig. 1. Ponadto, ma on łączniki rurowe 611,612. Materiał procesu doprowadza się do przepływomierza 600 z wlotowego przewodu rurowego 604. Materiał przechodzi przez łącznik rurowy 608 do lewego końca przewodu rurowego przepływu 602. Przewód rurowego przepływu 602 rozciąga się przez element 618 podstawy 601 i łącznik rurowy 609, gdzie jest połączony z przewodem rurowym 615, który jest ukształtowany w pętlę zawracająca do łącznika rurowego 607 do przewodu rurowego przepływu 603. Przewód rurowy przepływu 603 jest wprawiany w wibracje w przeciwnej fazie do przewodu rurowego przepływu 602 za pomocą wzbudnika D. Odpowiedź Coriolisa wibrujących przewodów rurowego przepływu 602 i 603 jest wyczuwana przez czujniki przesunięcia LPO i RPO i przenoszona przez łączniki, niepokazane, do elektroniki miernika, także nie pokazanej w celu zminimalizowania złożoności rysunku.

Przewód rurowego przepływu 603 rozciąga się na prawo i przechodzi przez łącznik rurowy 610 do przewodu rurowego 606, który jest ukształtowany w pętlę zawracająca do łącznika rurowego 611, przewodu rurowego przepływu 616, łącznika rurowego 612 i powraca do przewodu rurowego przepływu 605, który dostarcza przepływ materiału do procesu końcowego użytkownika.

Przepływomierz 600 jest korzystny poprzez to, że stanowi on dynamicznie zrównoważoną konstrukcję przewodów rurowych przepływu 602 i 603 ukształtowanych z materiału PFA. Dynamicznie zrównoważona konstrukcja jest korzystna poprzez to, że nie jest konieczna masywna podstawa 101 z fig. 1. Podstawa 601 może mieć typowa masę i wibrujące przewody rurowe przepływu 602 i 603 dla zapewnienia informacji wyjściowych dotyczących przepływu materiału. Przewody rurowe przepływu z PFA zapewniają to, że przepływ materiału ma bardzo wysoki poziom czystości.

Figura 7 ujawnia widok z góry przepływomierza 700 porównywalnego do przepływomierza 100 z fig. 1. Różnica pomiędzy tymi dwoma przykładami wykonania jest taka, że w przepływomierzu 700 jest wykorzystany optyczny detektor jako czujnik przesunięcia LPO, RPO. Szczegóły tych optycznych detektorów są pokazane na fig. 8. Zawierają one źródło światła LED i fotodiodę razem z przewodem

PL 206 232 B1 rurowym przepływu 702, z częściami wykonanymi jako nieprzezroczyste w celu ułatwienia stosowania, umieszczonymi pomiędzy LED i fotodiodą. W położeniu spoczynkowym przewodu rurowego przepływu, nominalna ilość światła przechodzi z LED do fotodiody w celu wytworzenia nominalnego sygnału wyjściowego. Ruch do dołu przewodu rurowego przepływu zwiększa ilość światła otrzymywanego przez fotodiodę. Ruch do góry przewodu rurowego przepływu zmniejsza ilość światła otrzymywanego przez fotodiodę. Ilość światła otrzymanego przez fotodiodę jest przetwarzana na wyjściowy prąd wskazujący wielkość wibracji Coriolisa przewodu rurowego przepływu 702 związanego z LED i źródłem światła. Wyjście fotodiod jest przeprowadzane przez łączniki 730 i 732 do elektroniki miernika, nie pokazana na fig. 7 w celu zmniejszenia złożoności rysunku. Przykład wykonania z fig. 7 jest poza tym identyczny pod każdym względem z przykładem wykonania z fig. 1 i obejmuje wlotowe przewody rurowe 704, wylotowy przewód rurowy 705 łącznie z łącznikami rurowymi 707 do 710, przewodem rurowym przepływu 702 i wylotowym przewodem przepływu 703. Części przepływomierza 700 i ich odpowiedniki na fig. 1 dla ułatwienia porównania są oznaczone jedną różniąca się cyfrą początkową w oznaczeniu każdego elementu.

Figura 9 ujawnia przepływomierz 900, który odpowiada przepływomierzowi 100 z fig. 1 z wyjątkiem tego, że przepływomierz 900 jest wyposażony w dynamiczne stabilizatory 932 i 933. Podstawa 901 jest mniejsza i ma mniejszą masę niż podstawa 101 z fig. 1. Dynamiczne stabilizatory przeciwdziałają wibracjom wywieranym na boki 917 i 918 podstawy 901 przez dynamicznie niezrównoważoną konstrukcję zawierająca drgające przewód rurowy przepływu wypełniony materiałem. W przykładzie wykonania z fig. 1, te wibracje są absorbowane przez masywną podstawę 101. W tym przykładzie wykonania, przewód rurowy przepływu wypełniony materiałem z dołączonymi magnesami waży około 2 gram, podczas gdy podstawa waży około 5,4 kg. To ogranicza zakres komercyjnych zastosowań przewodu rurowego przepływu z fig. 1, ponieważ górna granica wielkości i masy przewodu rurowego przepływu 102 napełnionego materiałem jest ograniczona przez masę podstawy, która musi być zapewniona w celu zaabsorbowania niezrównoważonych wibracji. Stosując stosunek 3000 do 1 pomiędzy masą podstawy i masą przewodu rurowego przepływu wypełnionego materiałem, wzrost o 0,45 kg masy przewodu rurowego przepływu wypełnionego materiałem wymaga wzrostu masy podstawy 101 o 1350 kg. To istotnie ogranicza zastosowania handlowe przepływomierza 100 z fig. 1.

Przepływomierz 900 z fig. 9 ma szerszy zakres komercyjnych zastosowań, ponieważ dynamiczne stabilizatory 932 i 933 są przymocowane do boków 917 i 918 w celu absorbowania większości wibracji wywieranych na elementy przez dynamicznie niezrównoważone wibrujące przewody rurowego przepływu 902. W praktyce, stabilizatory dynamiczne (DB) mogą być dowolnego typu włącznie z typowym układem masy i sprężyny, jak jest to dobrze znane w stanie techniki stabilizatorów dynamicznych.

Figura 10 przedstawia przepływomierz 1000, który jest identyczny jak przepływomierz 900 z wyjątkiem tego, że dynamiczne stabilizatory z fig. 10 są typu aktywnego (ADB) i są oznaczone 1032 i 1033.Te aktywne dynamiczne stabilizatory są sterowane poprzez zmianę sygnałów z elektroniki 1021 miernika przez tory 1023, 1024, 1025 i 1026. Elektronika 1021 miernika przejmuje sygnał poprzez tor 1023 z aktywnego stabilizatora dynamicznego 1032 przedstawiający wibracje przyłożone przez dynamicznie niezrównoważony przewód rurowy przepływu 1002 do boku 1017. Elektronika miernika przejmuje te sygnały i wytwarza sygnał sterujący, który jest dostarczany przez tor 1024 do aktywnego stabilizatora dynamicznego 1032 w celu przeciwdziałania wibracjom przewodu rurowego przepływu. Działając w ten sposób, aktywny stabilizator dynamiczny 1032 może być sterowany w celu zmniejszenia wibracji boków 1017 do wymaganej wielkości tak, że masa podstawy 1001 może mieć akceptowalny poziom masy dla zastosowania handlowego przepływomierza 1000. Aktywny stabilizator dynamiczny 1033 zamontowany na wierzchu elementu 1018 podstawy 1001 działa w ten sam sposób jak opisano dla aktywnego stabilizatora dynamicznego zamontowanego do boku 1017.

Figura 11 ujawnia jeszcze inny alternatywny przykład wykonania stanowiący przepływomierz 1100 mający podwójne przewody rurowe przepływu 1101, 1102, które są zasadniczo U-kształtne i mają prawe części boczne 1103, 1104 i lewe części boczne 1105, 1106. Dolne odcinki części bocznych są połączone tworząc segmenty „Y” 1107 i 1108, które mogą być połączone z odpowiednia podstawą, nie pokazaną w celu zmniejszenia złożoności rysunku. Podwójne przewody rurowego przepływu przepływomierza 1100 wibrują jako dynamicznie zrównoważone elementy wokół osi W-W i W-W płytek wspornikowych 1109 i 1110. Przewody rurowego przepływu 1101 i 1102 są wzbudzane w przeciwnej fazie przez wzbudnik D przymocowany do wierzchniej części przewodu rurowego przepływu w kształcie U. Odchylenia Coriolisa wywierane przez wibrujące przewody rurowego przepływu napełPL 206 232 B1 nione materiałem są wyczuwane przez prawy czujnik przesunięcia RPO i lewy czujnik LPO. Elektronika 1121 miernika działa podając sygnał poprzez tor 1123 w celu spowodowania wibracji przewodów rurowych przepływu 1101, 1102 w przeciwnych fazach przez aktywny stabilizator dynamiczny. Odpowiedź Coriolisa odczytana przez czujniki LPO i RPO jest przenoszona przez tory 1122, 1124 do elektroniki 1121 miernika, która przetwarza sygnały i wytwarza informacje o przepływie materiału, które są przenoszone poprzez tor wyjściowy 1124 do obwodu docelowego, nie pokazany.

Figura 12 i 13 ujawnia dynamicznie zrównoważony przepływomierz 1200 mający dwa przewody rurowego przepływu 1201 i 1202, które są wprawiane w wibracje w przeciwnej fazie przez wzbudnik D. Przewody rurowego przepływu przejmują przepływ materiału, wzbudnik D wprawia w wibracje przewody rurowego przepływu w przeciwnej fazie w odpowiedzi na sygnał napędowy otrzymany przez tor 1223 z elektroniki 1221 miernika. Odpowiedź Coriolisa przewodów rurowego przepływu wypełnionych materiałem jest wyczuwana przez czujniki przesunięcia LPO i RPO, a ich wyjściowy sygnał jest dostarczany przewodami 1221 i 1224 do elektroniki miernika, która przetwarza otrzymane sygnały dla wytworzenia informacji o przepływie materiału, który jest dostarczony torem wyjściowym 1225 do obwodu stosowania, niepokazany.

Figura 14 przedstawia alternatywny przykład wykonania przepływomierza 1400 według wynalazku, zawierający masywną podstawę 1401 mająca parę wystających do góry zewnętrznych ścian bocznych 1443 i 1444, jak również parę wystających do góry wewnętrznych ścian bocznych 1417 i 1418. Jeden przewód rurowego przepływu 1402 wystaje z wlotowego złącza rurowego 1409 po prawej stronie. Przewód rurowego przepływu 1402 jest wprawiany w wibracje przez wzbudnik D powodując odchylenia Coriolisa materiału wibrującego przewodu rurowego przepływu, które jest odczytywane przez czujniki przesunięcia LPO i RPO przekazujące sygnały przez wskazane tory do elektroniki miernika 1421, która funkcjonuje w ten sam sposób jak wcześniej opisany dla fig. 1. Czujnik temperatury RTD wyczuwa temperaturę przewodu rurowego przepływu wypełnionego materiałem i przekazuje tę informację torem 1425 do elektroniki miernika 1421.

Przepływomierz z fig. 14 różni się od tego z fig. 1 pod dwoma względami. Pierwszy jest taki, że w przykładzie wykonania z fig. 14 jest tylko jeden przewód rurowego przepływu 1402. Przepływ materiału przechodzi przez ten przewód rurowego przepływu od wlotowego złącza rurowego 1408, a wylot przewodu rurowego przepływu jest połączony poprzez wylotowe złącze rurowe 1409 z wylotowym przewodem 1406 do dostarczania do użytkownika. Przykład wykonania z fig. 14 nie ma powrotnego przewodu rurowego porównywalnego z elementem 103 z fig. 1.

Także masywna podstawa 1401 ma dwie pary wystających do góry ścian, podczas gdy w przykładzie wykonania z fig. 1 masywna podstawa 101 ma tylko jedną parę wystających do góry boków 117 i 118. Jedna para ścian na fig. 1 pełni funkcję węzła wibracyjnego o zerowym ruchu, jak również elementu montażowego złączy rurowych 107 do 110. Na fig. 14, para wewnętrznych ścian 1417 i 1418 pełni funkcję węzła wibracyjnego o zerowym ruchu dla końców części aktywnej przewodu rurowego przepływu 102. Para stojących do góry zewnętrznych ścian 1443 i 1444 służy do montowania złączy rurowych 1408 po lewej stronie i 1409 po prawej.

Podczas użycia, materiał procesu jest przejmowany z przewodu rurowego 1404 połączonego ze złączem rurowym 1408. Wlot przewodu rurowego przepływu 1402 jest także połączony ze złączem rurowym 1408. Przewód rurowego przepływu 1402 przeprowadza przepływ materiału procesowego na prawo przez dwie pary ścian bocznych do wylotowego złącza rurowego 1409, do którego jest dołączony wylotowy przewód rurowy 1406.

Numery części na fig. 14 niewymienione powyżej są analogiczne do odpowiadających im elementów na wcześniejszych figurach, włącznie z fig. 1.

Figura 15 przedstawia alternatywny przykład wykonania przepływomierza 1500 według wynalazku, który jest podobny pod wieloma względami do przykładu z fig. 1. Główna różnica jest to, że w przykładzie wykonania 1500, tylny przewód rurowy przepływu 1503 nie jest nieruchomy jak przewód rurowy powrotny 103 z przykładu wykonania z fig. 1. Przeciwnie do tego, na fig. 15, tylny przewód rurowy 1503 jest poddawany wibracjom za pomocą wzbudnika DA powodując odchylenia Coriolisa wibrującego przewodu rurowego z przepływem materiału odczytywane przez czujniki przesunięcia LPOA i RPOA. Ich sygnały wyjściowe są przekazywane torem 1542 i 1544 do elektroniki miernika 1521, która przejmuje te sygnały jak również sygnały z czujników przesunięcia LPO i RPO przewodu rurowego przepływu 1502 dla wytwarzania informacji o przepływie materiału.

Materiał procesowy przepływa na prawo na fig. 15 przez przewód rurowego przepływu 1502, przez przepływomierz 1500 i przepływa na lewo przez przewodu rurowego przepływu 1503. To od12

PL 206 232 B1 wrócenie fazy odnośnych czujników może być skompensowany przez odwrócenie połączeń czujników LPOA i RPOA tak, że sygnały Coriolisa z wszystkich czujników otrzymane przez elektronikę miernika 1521 są dodawane dla zwiększenia czułości miernika.

Części pokazane na fig. 15 niewymienione powyżej są identyczne w działaniu do odpowiadających im elementów na fig. 15.

Figura 16 przedstawia alternatywny przykład wykonania przepływomierza 1600, który jest podobny do przykładu z fig. 14. Różni się on tym, że ściany 1417 i 1418 z fig. 14 są zastąpione sterczącymi do góry wewnętrznymi słupkami montażowymi 1617 i 1618. Także sterczące do góry zewnętrzne słupki montażowe 1643 i 1645 zastępują ściany 1443 i 1445 z fig. 14. Zewnętrzne słupki 1643 i 1645 zapobiegają obrotowi przewodu rurowego przepływu 1602 wokół osi słupka 1617 i 1618. Złącza 1608 i 1609 są alternatywne i jeżeli jest konieczne przewód rurowego przepływu 1602 może wystawać na zewnątrz przez słupki 1643 i 1645 i zastępować wlotowy przewód rurowy 1604 i wylotowy przewód rurowy 1402. Przewód rurowy przepływu może być połączony z przodu i z tyłu do wyposażenia użytkownika. Przy podłączeniu do wyposażenia użytkownika przewód rurowy przepływu 1602 może być dołączony do złącza rurowego 1608 i 160 9 w podobny sposób jak pokazano szczegółowo na fig. 4. Ponadto, przewód rurowy przepływu 1602 może być dołączony do złączy rurowych podobnie jak opisano dla fig. 4, za pomocą złączki wkrętnej i ruchomej części złącza rurowego umieszczonej na każdym końcu. To umożliwia wciskowe wpasowanie przewodu rurowego przepływu 1602 ze złączem rurowym. Słupki 1443 i 1445 służą jako elementy montażowe złącza 1608 i 1609, gdy są one zastosowane.

Należy wyraźnie podkreślić, że zastrzegany wynalazek nie jest ograniczony do opisu korzystnych przykładów wykonania, ale obejmuje inne modyfikacje i alternatywy w zakresie i istocie myśli wynalazczej. Na przykład, przykłady wykonania przepływomierza mogą być uruchamiane w odwrotnej orientacji, jeżeli jest wymagane, aby wzbudnik D był usytuowany na wierzchu wibrującego przewodu rurowego przepływu, co umożliwiło by przechodzenie ciepła wzbudnika do góry od przewodu rurowego przepływu.

To umożliwia lepszą izolację przewodu rurowego przepływu przed termicznym stresem, który może pogorszyć dokładność lub dane wyjściowe przepływomierza. Także ujawniony przepływomierz Coriolisa ma zastosowanie inne niż tu przedstawione. Na przykład ujawniony przepływomierz Coriolisa może być zastosowany w użyciu, w którym, przepływający materiał procesowy jest korozyjny, taki jak kwas azotowy, i jest nieodpowiedni do stosowania przy innych przepływomierzach mających metalowy tor mokrego przepływu.

Claims (46)

1. Przepływomierz do pomiaru przepływu materiału procesowego, zawierający podstawę, przewód rurowy przepływu połączony z podstawą, wzbudnik zamocowany do przewodu rurowego przepływu do wibrowania przewodu rurowego przepływu z częstotliwością rezonansową przewodu rurowego przepływu zawierającego przepływ materiału procesowego i połączony z przewodem rurowym przepływu czujnik przesunięcia do wytwarzania sygnałów przedstawiających indukowane przesunięcia Coriolisa wprawionych w wibracje części przewodu rurowego przepływu w pobliżu czujnika przesunięcia, oraz połączone z przewodem rurowym przepływu co najmniej jedne złącze rurowe, przy czym przewód rurowy przepływu i co najmniej jedne złącze rurowe są ukształtowane z materiału obejmującego kopolimer perfluoroalkoksylowy (PFA) lub politetrafluoroetylen (PTFE) o małym lub żadnym przenoszeniu jonów z materiału przewodu rurowego przepływu do materiału procesowego, znamienny tym, że przewód rurowy przepływu (102) jest przewodem wytrawionym, do którego jest dołączony wzbudnik (D) i czujnik przesunięcia (LPO, RPO).

2. Przepływomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że przewód rurowy przepływu (102) jest połączony z podstawą (101) za pomocą pierścienia O-ring.

3. Przepływomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że złącze rurowe przepływu (107, 110) jest połączone z podstawą (101)

4. Przepływomierz według zastrz. 3, znamienny tym, że podstawa (101) zawiera co najmniej jeden otwór gniazdowy (420) do mocowania elementu mocującego (111) złącza rurowego (107-110).

5. Przepływomierz według zastrz. 4, znamienny tym, że otwór gniazdowy (420) jest gwintowany.

PL 206 232 B1

6. Przepływomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że podstawa (101) zawiera co najmniej jeden otwór blokujący (130) do mocowania złącza rurowego (107-110) w otworze gniazdowym (420).

7. Przepływomierz według zastrz. 6, znamienny tym, że otwór blokujący (130) jest gwintowany.

8. Przepływomierz według zastrz. 6, znamienny tym, że otwór blokujący (130) zawiera mechanizm blokujący (411).

9. Przepływomierz według zastrz. 8, znamienny tym, że mechanizmem blokującym (411) jest śruba ustalająca.

10. Przepływomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że złącze rurowe (107-110) jest typu złącza rozszerzonego.

11. Przepływomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że przewód rurowy przepływu (102) zawiera części, które są nieprzezroczyste zapobiegając przechodzeniu przez nie światła.

12. Przepływomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera urządzenie czujnika temperatury (RTD).

13. Przepływomierz według zastrz. 12, znamienny tym, że urządzenie czujnika temperatury (RTD) jest typu oporowego.

14. Przepływomierz według zastrz. 12, znamienny tym, że urządzenie czujnika temperatury (RTD) jest typu na podczerwień.

15. Sposób wytwarzania przepływomierza do pomiaru przepływu materiału procesowego, obejmujący mocowanie wzbudnika do przewodu rurowego przepływu i dołączanie czujnika przesunięcia do przewodu rurowego przepływu oraz łączenie przewodu rurowego przepływu z podstawą ukształtowaną z materiału obejmującego kopolimer perfluoroalkoksylowy (PFA) lub politetrafluoroetylen (PTFE) o małym lub żadnym przenoszeniu jonów z materiału przewodu rurowego do materiału procesowego, a następnie mocowanie końców wlotowego i wylotowego przewodu rurowego do co najmniej jednego złącza z utworzeniem ultra czystego toru przepływu przez przepływomierz, znamienny tym, że przed połączeniem przewodu rurowego przepływu (102) z podstawą (101) wytrawia się przewód rurowy przepływu (102) wytwarzając powierzchnię odpowiednią do łączenia i mocowania części składowych przepływomierza (100), a następnie prowadzi się dalsze etapy do wytworzenia przepływomierza (100).

16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że wytrawianie prowadzi się z zastosowaniem roztworu trawiącego zawierającego dieter glikolowy.

17. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że podczas wytrawiania ogrzewa się roztwór trawiący do podniesionej temperatury.

18. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że podczas wytrawiania bełta się przewód rurowy przepływu (102) w roztworze trawiącym.

19. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że przed połączeniem przewodu rurowego przepływu (102) z podstawą (101) prostuje się przewód rurowy przepływu (102) eliminując jakiekolwiek zakrzywienia wewnętrzne lub niepożądanych zagięcia, a następnie prowadzi się dalsze etapy do wytworzenia przepływomierza (100).

20. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że podczas prostowania umieszcza się przewód rurowy przepływu (102) w uchwycie prostującym, następnie ogrzewa się przewód rurowy przepływu (102) i uchwyt prostujący, po czym chłodzi się przewód rurowy przepływu (102) i uchwyt prostujący i wyjmuje się przewód rurowy przepływu (102) z uchwytu prostującego.

21. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że podczas łączenie przewodu rurowego przepływu (102) z podstawą (101) dołącza się przewód rurowy przepływu (102) do podstawy (101) za pomocą kleju.

22. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że przy łączeniu przewodu rurowego przepływu (102) z podstawą (101) stosuje się klej cyjanoakrylanowego.

23. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że łączenie przewodu rurowego przepływu (102) z podstawą (101) dokonuje się za pomocą pierścienia O-ring.

24. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że przy łączeniu wzbudnika (D) do przewodu rurowego przepływu (102) stosuje się klej.

25. Sposób według zastrz. 24, znamienny tym, że do łączenie wzbudnika (D) z przewodem rurowym przepływu (102) stosuje się klej cyjanoakrylanowy.

26. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że czujnik przesunięcia (LPO, RPO) dołącza się do przewodu rurowego przepływu (102) za pomocą kleju.

PL 206 232 B1

27. Sposób według zastrz. 26, znamienny tym, że czujnik przesunięcia (LPO, RPO) dołącza się do przewodu rurowego przepływu (102) za pomocą kleju cyjanoakrylanowego.

28. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że łączy się co najmniej jedno złącze rurowe(107-110) z podstawą (101).

29. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że przed połączeniem złącza rurowego (107 -110) z podstawą (101) kształtuje się otwór gniazdowy (420) w podstawie (101) i w tym otworze gniazdowym (420) mocuje się element mocujący (409) złącza rurowego (107-110).

30. Sposób według zastrz. 29, znamienny tym, że element mocujący (409) złącza rurowego (107-110) mocuje się w otworze gniazdowym (420) poprzez przyklejanie elementu mocującego (409) złącza rurowego (107-110) w otworze gniazdowym (420).

31. Sposób według zastrz. 30, znamienny tym, że element mocujący (409) złącza rurowego (107-110) przykleja się w otworze gniazdowym (420) za pomocą kleju cyjanoakrylanowego.

32. Sposób według zastrz. 29, znamienny tym, że element mocujący (409) złącza rurowego (107-110) mocuje się w otworze gniazdowym (420) poprzez wkręcenie elementu mocującego (409) złącza rurowego (107-110) w otwór gniazdowy (420).

33. Sposób według zastrz. 29, znamienny tym, że przed zamocowaniem elementu mocującego (409) złącza rurowego (107-110) w otworze gniazdowym (420) kształtuje się otwór blokujący (130), którego linia środkowa przecina linię środkową otworu gniazdowego (420) i blokuje się przemieszczanie elementu mocującego (409) złącza rurowego (107-110) w otworze gniazdowym (420) za pomocą mechanizmu blokującego (411), który umieszcza się w otworze blokującym (130).

34. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że jako mechanizm blokujący (411) umieszcza się w otworze blokującym (130) śrubę ustalającą, za pomocą której dociska się element mocujący (409) złącza rurowego (107-110).

35. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że złącze rurowe (107-110) przyłącza się do podstawy (101) poprzez przyklejanie elementu mocującego (409) złącza rurowego (107-110) do podstawy (101).

36. Sposób według zastrz. 35, znamienny tym, że element mocujący (409) złącza rurowego (107-110) przykleja się do podstawy (101) za pomocą kleju cyjanoakrylanowego.

37. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że przed zamocowaniem końca przewodu rurowego przepływu (102) do co najmniej jednego złącza rurowego (107-110) rozszerza się ten koniec przewodu rurowego przepływu (102), a w co najmniej jednym złączu rurowym (107-110) kształtuje się stożkowy trzpień (413), a następnie, mocując koniec przewodu rurowego przepływu (102) do co najmniej jednego złącza rurowego (107-110), wsuwa się rozszerzony koniec przewodu rurowego przepływu (102) na stożkowy trzpień (413) złącza rurowego (107-110).

38. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że dla zamocowania końca przewodu rurowego przepływu (102) do co najmniej jednego złącza rurowego końca przewodu rurowego przepływu(102) do co najmniej jednego złącza rurowego (107-110) przesuwa się ten koniec przewodu rurowego przepływu (102) przez co najmniej jedno złącze rurowe końca przewodu rurowego przepływu (102) do co najmniej jednego złącza rurowego (107-110) dopóki koniec przewodu rurowego przepływu (102) nie zrówna się z powierzchnią czołową tego co najmniej jednego złącza rurowego (107-110), a następnie uszczelnia się ten koniec przewodu rurowego przepływu (102) z powierzchnią czołową tego co najmniej jednego złącza rurowego (107-110).

39. Sposób według zastrz. 38, znamienny tym, że uszczelnienie tego końca przewodu rurowego przepływu (102) z powierzchnią czołową tego co najmniej jednego złącza rurowego (107-110) dokonuje się poprzez przyklejanie końca przewodu rurowego przepływu (102) do powierzchni czołowej tego co najmniej jednego złącza rurowego (107-110).

40. Sposób według zastrz. 38, znamienny tym, że uszczelnienie tego końca przewodu rurowego przepływu (102) z powierzchnią czołową tego co najmniej jednego złącza rurowego (107-110) dokonuje się poprzez zgrzewanie ultradźwiękowe końca przewodu rurowego przepływu (102) do powierzchni czołowej tego co najmniej jednego złącza rurowego (107-110).

41. Sposób według zastrz. 38, znamienny tym, że uszczelnienie tego końca przewodu rurowego przepływu (102) z powierzchnią czołową tego co najmniej jednego złącza rurowego (107-110) dokonuje się poprzez zgrzewanie gorącą końcówką końca przewodu rurowego przepływu (102) do powierzchni czołowej tego co najmniej jednego złącza rurowego (107-110).

42. Sposób według zastrz. 38, znamienny tym, że uszczelnienie tego końca przewodu rurowego przepływu (102) z powierzchnią czołową tego co najmniej jednego złącza rurowego (107-110)

PL 206 232 B1 dokonuje się poprzez zgrzewanie laserowe końca przewodu rurowego przepływu (102) do powierzchni czołowej tego co najmniej jednego złącza rurowego (107-110).

43. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że przed połączeniem czujnika przesunięcia (LPO, RPO) z przewodem rurowym przepływu (102) nadaje się części przewodu rurowego przepływu (102) nieprzezroczystość dla ułatwienia stosowania czujników optycznych.

44. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że do przepływomierza (100) mocuje się urządzenie czujnika temperatury (RTD).

45. Sposób według zastrz. 44, znamienny tym, że jako urządzenie czujnika temperatury (RTD) do przepływomierza (100) mocuje się oporowe urządzenie mierzące temperaturę.

46. Sposób według zastrz. 44, znamienny tym, że jako urządzenie czujnika temperatury (RTD) do przepływomierza (100) mocuje się urządzenie mierzące temperaturę na podczerwień.